تعتبر الألواح الشمسية من إحدى أهم العناصر المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية، تعمل على إنتاج الطاقة الكهربائية من خلال أشعة الشمس (الفوتونات) وإرسالها إلى منظم الشحن ومن ثم إلى الانفرتر والبطاريات والأحمال الكهربائية، يتوفر أنواع مختلفة من الألواح الشمسية حسب نوع المادة وكفاءتها وجودة التصنيع.

أنواع الألواح الشمسية بالتفصيل

يوجد الكثير من الشركات التي تعمل على تصنيع الألواح الشمسية، يتم تصنيف الألواح الشمسية إلى ثلاث أنواع، وهي:

1. خلايا أحادية البلورة (Monocrystalline silicon).
2. خلايا متعددة الكريستالات (Polycrystalline silicon).
3. الألواح الفلمية (Thin-film).

أولاً: الخلايا الأحادية (Monocrystalline silicon):

• هذا النوع لدية المظهر المميز الذي يدل على أعلى نقاء كريستالات السيليكون.
• يتمتع بأخذ أعلى معدلات الكفاءة، قد يصل إلى أكثر من 20%.
• عمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر حسب جودة الألواح.
• يتم صناعة الألواح سوداء اللون، حتى يتفاعل ضوء الشمس (الفوتونات) مع بلورة السيليكون النقي.
• في حين أن الألواح سوداء اللون، فإن الألواح الشمسية أحادية البلورة لها مجموعة متنوعة من الألوان ألواحها وإطاراتها الجانبية وظهرها.
• أداء جيد تحت ظروف الإشعاع الشمسي المنخفض قليلاً.

العيب في هذا النوع من الألواح هو التكلفة العالية مقارنة مع خلايا متعددة الكريستالات (Polycrystalline silicon).

ثانياً: الخلايا متعددة الكريستالات (Polycrystalline silicon):

• يمكنك التميز بسرعة بين هذه اللوحات لأن هذا النوع من الألواح الشمسية به مربعات لا يتم قطع زوايا، أي تكون عليها خطوط كثيرة، وغالباً لونها زرقاء.
• مصنوع من ذوبان السيليكون الخام، وهي أسرع وأرخص من ألواح أحادية البلورية (Monocrystalline silicon).
• عمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر حسب جودة الألواح.
• كفاءتها حوالي 16.5%، بسبب انخفاض نقاء السيليكون.
• عيبها هو أن المظهر، حيث أن ألواح Monocrystalline silicon لها شكل جمالي، ولكن لا يهم المشترين.
• تتطلب مساحة تركيب أعلى قليلاً من الألواح الشمسية أحادية البلورية Monocrystalline silicon

ثالثاً: الألواح الفلمية (Thin-film):

• أكبر عامل جمالي في هذا النوع، هو مدى رقة صنعها وشكلها الانسيابي القابل للثني على العكس من الأنواع السابقة.
• يجرى العديد من التطوير والأبحاث لجعلها مناسبة للاستخدام بشكل أفضل.
• يمكن استخدامها أثناء التنقل.
• التكلفة العالية مقارنة مع عمرها الافتراضي بالنسبة مع الأنواع الأخرى.
• فهي تحمل أقصر الضمانات لأن عمرها الافتراضي أقصر من أنواع الألواح الأخرى.

الفرق بين ألواح الــ Mono وألواح الــ Poly

لا يوجد فرق كبير بين النوعين، فعند القول أن ألواح الــ Mono تنتح 330W فيوجد أيضاً ألوح من نوع الــ Poly تنتج 330W، فمن ناحية الإنتاج لا يوجد فرق بين الأثنين.

من ناحية مقاسات النوعين والتوفير في المساحة بسيط جداً:

فنجد حالياً أن ألواح الــ Mono بقدرة 280W ومقاسها 165*99 وأقصى وات في الألواح الــ poly عند نفس المقاس = 265W.

إذا التوفير في المساحة= 280-265/265*100% =5.6%

وهي نسبة قليلة من ناحية توفير المساحة بين النوعين، حيث ان ألواح الــ Mono أقل قليلاً من ألواح الــ poly من حيث المساحة،

الفرق الكبير بين النوعين هو أن المظهر، حيث أن ألواح Monocrystalline silicon لها شكل جمالي، ولكن لا يهم المشترين.

معايير اختيار الألواح الشمسية، هناك عدة معايير ذات أهمية كبيرة يجب عليك معرفتها قبل شراء الألواح الشمسية، والعوامل التي تؤثر على معايير اختيار الألواح الشمسية هي نوع اللوح الشمسي وكفاءتها والضمان وتأثير درجة الحرارة على إنتاجية اللوح الشمسي.

تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة تفاصيل أكثر حول معايير اختيار الألواح الشمسية.

أنواع الألواح الشمسية

في البداية يجب التعرف على أنواع خلايا الألواح الشمسية وهي:

• خلايا شمسية أحادي التبلور (Mono crystalline Silicon):

تصنع بمظهرها المميز والمتناسق الذي يدل على نقاء السليكون، حيث تتوفر في الأسواق بكثرة وبقدرات مختلفة، وتتميز بالكفاءة العالية مقارنة مع الخلايا الشمسية متعددة التبلور.

• خلايا شمسية متعددة التبلور (Poly crystalline Silicon):

تحتوي على بلوات مختلفة في الشكل والأبعاد وتتفاوت في خصائصها البصرية والفزيائية، وتصنع بلورة ضخمة متعددة الحبيبات ومنها تقص الصفائح اللازمة، وتتميز بانخفاض سعرها مقارنة بأحادي التبلور وتصل كفاءتها إلى 16.9%.

• خلايا فلمية (Thin-film): تسمى بشرائح الأغشية الرقيقة، وتصنع على شكل مرن ورقيق وانسيابي وخفة وزنه مقارنة مع الأنواع السابقة ألا أن كفاءتها قليلة وغير منتشرة في الأسواق بكثرة.

معايير اختيار الألواح الشمسية

تضع الشركات المصنعة للألواح الشمسية كتالوج خاص مع ورقة البيانات ونسبة الضمان التي نستطيع من خلالها تقييم جودة المنتج، ومن أهم هذه المعايير:

سماحية قدرة إنتاجية اللوح الشمسي

إن كل شركة مصنعة تضع تحد نطاق قدرة إنتاجية اللوح الشمسي بالنسبة المئوية وتسمى بالسماحية (Production power tolerance) بمعنى أن كل لوح شمسي قد ينتج طاقة أكبر من القيمة المكتوبة أو أقل بنسبة معنية.

فمثلاً لنفرض أن لوح شمسي بقدرة 330W ونسبة السماحية لديه +/- 5% فهذا يعني نطاق إنتاجية اللوح الشمسي يتراوح ما بين 320W إلى 340W

بعض الشركات تكتفي بوضع السماحية بالموجب فقط، وهذا يعني أن قيمة قدرة اللوح لا تقل عن القدرة الفعلية لها بل تزيد بمقدار تتناسب مع السماحية.

كفاءة الألواح الشمسية (Solar panel efficiency)

تضع كل شركة قيمة كفاءة اللوح الشمسي بالنسبة المئوية عند الظروف القياسية (Standard Test Condition STC) وعند إشعاع شمسي 1000 وات لكل متر مربع ودرجة الحرارة 25 درجة مئوية.

وتعطي كفاءة اللوح بقسمة أقصى قدرة على حاصل ضرب القدرة الإشعاعية الشمسية 1000 وات لكل متر مربع في مساحة اللوح.

ضمان الألواح الشمسية (warranty)

تعد من أهم معايير اختيار الألواح الشمسية، حيث أن أغلب الشركات العالمية المصنعة للألواح الشمسية تقدم ضمان 10 سنوات على عيوب الصناعة وضمان 25 سنة على الأداء.

لنفرض أن لدينا لوحين:

اللوح الشمسي الأول: تقدم ضمان لمدة 10سنوات ضد عيوب الصناعة وضمان إنتاج طاقة بنسبة 90% لأول عشر سنوات وضمان 80% لمدة 25 سنة من عمره الافتراضي للوح الشمسي.

هذا يعني أنه يضمن بتغيير اللوح عند حدوث عيب، كما يضمن أن عند اختيارك للوح بعد 10 سنوات من التشغيل أو التسليم لن ينخفض أكثر من 10%، كما يضمن عند قياسيه  بعد 25 سنة بأن الأداء لن ينخفض أكثر من 20%.

كما يعني الضمان بأنه من الممكن أن تقل كفاءة اللوح إلى 90% في السنة الأولى وتبقى تعمل بهذه النسبة لمدة 9 سنوات ثم تقل كفاءة اللوح في السنة العاشرة إلى 80%.

اللوح الشمسي الثاني: تقدم ضمان منتج لمدة 10 سنوات وضمان أداء خطي بنسبة 90% لأول عشر سنوات وضمان بنسبة 80% لمدة 25 عاماً.

ويعني أنه يقدم ضمان أداء خطي “Linear” وتعني بأن إنتاج اللوح الشمسي تقل بنسبة لا تتجاوز 1% سنوياً ومن ثم تزداد الاستفادة وتعمل بصورة أكثر كفاءة وتنتج المزيد من الطاقة على مدار 25 سنة.

نظراً لظاهرة التدهور المبكر، فإن بعض الشركات المصنعة تضع ضمان أداء لأول سنة فيقول بأن الطاقة لا تقل أكثر من 3% إلى 5% لمدة سنة واحدة من تاريخ التسليم

درجة الحرارة المتوسطة للتشغيل (NOCT)

تعد من أحد أهم معايير اختيار الألواح الشمسية، وتسمى بالإنجليزي (Nominal Operating Cell Temperature).

تخضع الشركات المصنعة للألواح الشمسية منتجاتها في المختبرات عند 25 درجة مئوية. ولكن قيم بيانات اللوح الشمسي تكون مختلفة في الموقع بمعنى أنها سوف تعمل عند درجات حرارة أعلى كثيراً من 25 درجة مئوية.

لذلك وجب علينا هنا قياس أداء اللوح الشمسي عند ظروف مختلفة عن ظروف الاختبار القياسي كقياس درجة الحرارة التي سيصل إليها اللوح الشمسي بوضع الدائرة المفتوحة.

حيث أنه كلما زادت درجة الحرارة على اللوح الشمسي قلت الكفاءة بمقدار تعتمد على نسبة الفولت لكل درجة مئوية، ونجد هذه النسبة في كتالوج أو بيانات اللوح الشمسي التي تضعها الشركة “solar panel temperature coefficients”، والتي سوف نوضحها في المعامل الحراري للألواح الشمسية.

المعامل الحراري للألواح الشمسية

تعد من أحد أهم العوامل المؤثرة على معايير اختيار الألواح الشمسية، وتسمى بالانجليزي بالإنجليزي (solar panel temperature coefficients).

هي الخصائص الحرارية التي نجدها في بيانات الألواح الشمسية، والتي نستفيد منها لتحديد الفقد أو المردود في خصائص اللوح الشمسي من قيم الجهد والتيار والقدرة الكهربائية مع زيادة درجة الحرارة.

عند قراءة قيمة معامل الحرارة عند جهد الدائرة المفتوحة ستلاحظ بأن قيمة الجهد سوف تقل عند ارتفاع درجة الحرارة  بنسبة واحد درجة مئوية وتكون القيمة بالسالب، كما ستزيد قيمة التيار بمقدار معين عند زيادة درجة الحرارة.

مثال على ذلك، إذا كان معامل درجة الحرارة عند أقصى قدرة للوح الشمسي (Temperature Coefficient of Pmax) تساوي -0.43%/

هذا يعني أن قدرة اللوح سوف يقل بمقدار 0.43%- عند زيادة درجة الحرارة بنسبة 1 درجة مئوية، بالتزامن مع ذلك يقل الجهد بمقدار -0.032%/  (Temperature Coefficient of Voc)، ويزيد التيار بمقدار 0.047%/  (Temperature Coefficient of Isc)

شهادات تصديق الألواح الشمسية

هناك عدة شهادات تضمن لك بأن مواصفات اللوح الشمسي متوافقة مع المنتج ومن بعض هذه الشهادات العالمية:

شهادة IEC 61215: تصف متطلبات جودة الألواح الشمسية وتنفيذ اختبارات لتحديد الخصائص الميكانيكية والكهربائية لتتوافق مع بيانات اللوح الشمسي.

شهادة IEC 61730: تصف متطلبات السلامة بالإضافة لاختبارات خاصة بالألواح الشمسية، ويجب أن يكون من صنف الدرجة الأولى Class A لتحمل مخاطر الكهرباء.

شهادة UL LTED: هي مؤسسة أمريكية معنية باستشارات السلامة وتعد واحدة من أكبر الشركات عالمياً والمعتمدة لأداء اختبارات السلامة والفحص بالمختبرات.

شهادة CE marking: تصف توافق المنتج مع متطلبات لوائح الاتحاد الأوروبي.

ما هي الألواح الشمسية ثنائية الأوجه، سنة بعد سنة تقدم وتطور في أجيال الألواح الشمسية، من الألواح البسيطة إلى الألواح التقليدية مع تحسين ملحوظ في الكفاءة، ثم تقنية نصف الخلية وصولاً إلى ألواح شمسية ثنائية الأوجه مع كفاءة أعلى.

سنتناول في هذا المقال عن التغييرات والمستجدات التي ساهمت في السنوات الأخيرة على تحسين إنتاجية الألواح الشمسية.

التقنية المعتمدة في تكوين الخلايا الشمسية

بدأت ظهور تقنية أنصاف الخلايا في عام 2014 بفضل شركة REC Solar، ومنذ ذلك الحين اتجهت غالبية الشركات إلى تصنيع خلاياها بهذه التقنية التي ساهمت في تحسين أداء ومتانة اللوح الشمسي.

ومن مزايا الألواح المصنعة بتقنية نصف الخلية:

• مضاعفة عدد الخلايا من 60 إلى 120 خلية، أو من 72 إلى 144 خلية.
• ساهمت في تحسين الأداء.
• معدل إنتاجها أعلى من الألواح التقليدية (ذات الخلية الكاملة).
• قطع الخلية إلى نصفين زاد من قوة تحملها الميكانيكية.
• عملت هذه التقنية على تخفيض نسبة الفقد الناتجة عن المقاومة الداخلية للخلايا.
• لا تتأثر مع الظل بشكل كبير كالخلايا التقليدية التي بمجرد تعرضها لجزء بسيط من الظل تبطل إنتاج ربع أو نصف أو كامل اللوح.

الألواح الشمسية ذات أنصاف الخلايا (Half Cut Cells)

الألواح الشمسية ذات أنصاف الخلايا (Half Cut Cells)، اتجهت أغلب الشركات إلى تصنيع الألواح الشمسية ذات أنصاف الخلايا لما لها من مزايا جعلتها أفضل من الألواح العادية – ذات الخلية الكاملة- من حيث الكفاءة والمردود والمساحة.

فما هي الألواح الشمسية التي صممت بتقنية نصف الخلية (Half Cut Cell)، ولماذا يفضلها الخبراء عن الألواح العادية، تابعوا معنا لنتعرف على التساؤلات المهمة حول أفضلية ألواح شمسية بتنقية نصف الخلية عن الألواح الشمسية العادية.

ما هي تقنية نصف الخلية الشمسية

إن تقنية نصف الخلية (بالإنجليزية: Half Cut Cell) تم تكوينها من خلال فصل خلية السيليكون الواحدة إلى نصفين بالتساوي بواسطة الليزر، والغرض من ذلك العمل على تحسين أداء الإنتاجية وزيادة نسبة التحمل على عكس الألواح العادية ذات الخلية الكاملة.

ولكن يبقى التساؤل المطروح هل هناك مزايا أخرى للألواح ذات أنصاف الخلايا عن الألواح ذات الخلايا الكاملة؟

بالطبع هناك العديد من المزايا الأخرى سوف نذكرها في هذا المقال، كتقليل المفاقيد الناتج عن المقاومة، ويمكنه إنتاج طاقة على الرغم من وجود ظل على جزء محدد من اللوح، على العكس من الألواح ذات الخلايا الكاملة التي لا يمكنها إنتاج طاقة كهربائية أو قد تنتج الربع فقط حسب عدد الخلايا المعرضة للظل.

تكوين الألواح ذات أنصاف الخلايا

يمكن التفريق بين الألواح ذات أنصاف الخلايا عن الألواح ذات الخلايا الكاملة بالنظر، حيث أن الألواح ذات أنصاف الخلايا يقسم إلى قسمين، كل قسم به ثلاثة سلاسل بحيث يصبح عدد السلاسل 6.

وبما أن الخلية تم تقسيمها إلى نصفين، فإن عدد الخلايا الموجودة ضمن اللوح الشمسي سيتضاعف إلى 120 خلية بدلاً من 60 خلية الموجودة باللوح ذات الخلايا الكاملة.

كما ستلاحظ بوجود ثلاثة علب توصيلات (Junction Boxes)، بهدف توزيع دايودات العبور (By-Pass Diodes) الثلاثة بالتساوي على سلاسل الخلايا الستة كما هو موضح في الصورة.

تأثير ألواح أنصاف الخلايا مع الظل والبقع الساخنة

أولاً: عند وجود ظل على ربع اللوح أو على سلسلة واحدة من إجمالي 6 سلاسل، فإن نسبة الخسارة في الطاقة ستكون فقط 15%، على العكس من الألواح ذات الخلايا الكاملة التي قد تفقد 30%.

ثانياً: تساهم تقنية أنصاف الخلايا في تقليل الحرارة، نتيجة تخفيض التيار إلى النصف.

ثالثاً: تخفيض مقاومة التوصيلات وذلك بزيادة عدد الباسبرات التي ترونها بالعين المجردة على سطح الخلايا الشمسية.

رابعاً: بما أن تقنية أنصاف الخلايا صممت على أساس تخفيض التيار والمقاومة والحرارة المتولدة، فإن احتمالية حدوث البقع الساخنة منخفضة جداً.

مزايا الألواح الشمسية ذات أنصاف الخلايا

• أقل عرضه للبقع الساخنة.
• زيادة إنتاجية الطاقة.
• انخفاض نسبة الطاقة المفقودة عند التعرض للظل.
• تخفيض التيار إلى  النصف.
• لا تولد حرارة عالية.
• عدد باسبارات أكثر لتقليل المقاومة.

الخلاصة: يمكن القول بأن الألواح الشمسية ذات أنصاف الخلايا (Half Cut Cells) تستغل كامل قدرتها الإنتاجية، وذلك بتقليل الفقد مع تخفيض احتمالية حدوث البقع الساخنة الذي يحدث نتيجة ارتفاع الحرارة.

ما هي الألواح الشمسية ثنائية الأوجه؟

بعد أن تعرفنا على الألواح المصممة بتقنية نصف الخلية، سنتحدث عن موضوع آخر وهي ميزة تكمل ميزة تقنية نصف الخلية ألا وهي الألواح الشمسية ثنائية الأوجه.

قام الباحثون بعمل دراسات وتجارب عملية على الألواح ذو الوجهين، وقد تم الوصول إلى نتيجة أن الوجه الخلفي للوح يمكنه زيادة إنتاج الطاقة بنسبة تصل إلى 30%، وقد تنخفض النسبة عن النسبة القصوى حسب نوع السطح المنعكس وكمية الضوء المنعكسة.

إليك داتا شيت لعدة موديلات ألواح شمسية ثنائية الأوجه من شركة كنديان.

ما نلاحظه من بيانات اللوح الشمسي ذو الوجهين موديل “CS7N-640MB-AG” التالي:

• إذا كانت نسبة إنتاجية الوجه الخلفي للوح الشمسي 5%، فإن إنتاجيه اللوح تزيد من 640W إلى 672W.
• إذا كانت نسبة إنتاجية الوجه الخلفي للوح الشمسي 10%، فإن إنتاجيه اللوح تزيد من 640W إلى 704W.
• إذا كانت نسبة إنتاجية الوجه الخلفي للوح الشمسي 20%، فإن إنتاجيه اللوح تزيد من 640W إلى 768W.

داتا شيت لوح شمسي ثنائي الوجه

نقدم لكم نشرة بيانات لوح شمسي بوجهين من شركة كنديان سولار.

 

طرق ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية

طرق ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية، إن أهمية وجود الطاقة الكهربائية حولنا لها دور كبير في تعزيز حياتنا اليومية، حيث ينبغي على مستخدمي الأجهزة الكهربائية تخفيض نسبة الاستهلاك إلى قيم معقولة، أو القيام بتبديل الأجهزة القديمة بأجهزة أحدث تعمل على توفر استهلاك الطاقة الكهربائية للمساهمة في تخفيض الفاتورة الشهرية، والحفاظ على مصادر الطاقة الكهربائية للأجيال القادمة، فما هي طرق ترشيد استهلاك الطاقة الشمسية وما تأثيرها على الاقتصاد.

فوائد ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية

يساهم ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية في العديد من الفوائد وأهمها:

• التقليل من استخدام مصادر البترول ومشتقاته.
• يساعد على خفض الانبعاثات التي تؤثر على البيئة.
• يعمل على رفع اقتصاد الدولة مما يساعد على إمكانية بناء مشاريع الطاقة الشمسية.
• التقليل من الإسراف في استخدام الطاقة الكهربائية.
• تخفيض قيمة فاتورة الكهرباء الشهرية للمشترك.
• يساهم في تخفيف الضغط على الشبكة الكهربائية بنسبة كبيرة.
• إطالة عمر الأجهزة الكهربائية.

---

طرق ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية

• استخدام وحدات إضاءة موفرة للطاقة وإطفاءها وقت النوم وفي الإمكان الخالية وعند وجود ضوء الشمس، كما يفضل طلاء الجدران بألوان تعكس الضوء لتقليل عدد وحدات الإضاءة.
• تركيب جهاز تايمر في أمكان الدرج لإطفاء وحدات الإضاءة بعد عدة دقائق من تشغيلها.
• ضبط المكيف على درجة حرارة لا تقل عن 24 درجة، وإطفاء المكيف عند مغادرة المنزل، ونعلم بأن استخدام المكيف بالطريقة الصحيحة يساهم في تقليل تكلفة الاستهلاك الشهري للطاقة الكهربائية بفارق كبير، فهو حمل مهم وله دور كبير في خلق توازن بتخفيض تكلفة الفاتورة الشهرية.
• التوقف عن تشغيل الأجهزة الكهربائية التي لا داعي لها في بعض الاحيان، مثل: ترك تشغيل التلفاز أثناء النوم ليلاً.
• يفضل استبدال الأجهزة القديمة والتي تشكل عبئاً للاستهلاك بأجهزة حديثة موفرة للطاقة مثل: استبدال الفرن الكهربائي القديم أو غسالة الصحون بأجهزة حديثة موفرة للطاقة الكهربائية.
• الاعتماد على السخان الشمسي قدر الإمكان بدلاً من تشغيل السخان الكهربائي.
• تنظيف المكثف الموجود في الجزء الخلفي للثلاجة مرة واحدة كل سنة لإزالة الغبار المتراكم، حيث يسبب الغبار على تقليل كفاءة الثلاجة مما يؤدي إلى زيادة استهلاكها للطاقة الكهربائية.
• تجنب التشغيل العشوائي والمفرط للأجهزة الكهربائية المنزلية.

تأثير ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية على الاقتصاد

إن الاستخدام الإيجابي للأجهزة الكهربائية يساهم في تخفف العبء على محطات التوليد وشبكات نقل الطاقة، بالإضافة إلى رفع ميزانية الدولة من خلال تقليل استهلاك البترول، والاعتماد على بناء محطات الطاقة الشمسية لتوليد طاقة كهربائية مستدامة دون الاعتماد على المصادر التقليدية كالبترول الذي المهدد للانقراض على مدى السنين.

يسعدنا زيارتكم صفحاتنا على مواقع التواصل الاجتماعي حيث نقوم بنشر عروض حصرية على موقعنا الالكتروني.

صفحتنا علي الفيسبوك هنا.

حسابنا على تويتر هنا.